15、植物系统学所采用的证据/数据主要有哪些类型?各有何特点? 1.人为分类系统:从人类的实用和便利的角度出发,而不考虑亲缘关系
①植物器官的外部形态特征:植物营养器官和生殖器官形态的差别,工作场所主要是野外,标本室和图书馆,工具简单,手段原始,方法限于描述和绘图; 易于观察,实际用于检索表和物种描述,是实际鉴定中所用的主要性状。 应用历史远
早于其他证据,在早期是唯一的分类学证据。 用于系统发育重建的形态性状并不容易确定
②细胞学的资料:如染色体数目和形态(核型分析)、孢粉形态,解决分类中的大量疑难问题,结合细胞学生物化学成就 普遍性
变异的数量和类型丰富 可区分同源和相似
统一的评判标准及“分子钟”
③植物化学的特征:植物形成各种化学成分的遗传变异和植物科、属系统的演化是基本一致的,一定类别的化学成分往往分布在一定的植物科属种,可以分析种属的亲缘关系
④生物体与生物体/环境互作信息:植物化学、繁育生物学(传粉、种子扩散)、杂交实验、生物地理学、生态学(生境、物候期等)
17、生物多样性的定义、层次、维度,植物系统学与生物多样性保护和利用的重要性。 定义:在一定时间和一定地区所有生物(动物、植物、微生物)物种及其遗传变异和生态系统的复杂性总称
层次:遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性 维度:遗传、物种、功能
重要性:①生物科学的基础,自然科学的研究和探索的基础②现代生物技术的源泉③食品、药品的生产和管理④植物育种⑤林业、农业、环保、医药、公安、商检、检疫、专利等工作都需要分类学知识和人才
18、植物系统学的知识框架
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(1)系统学概念和重要性
(2)有花植物的分类和系统:历史背景 (3)植物系统与分类学的基础 (4)植物系统学方法和原理 (5)分类学证据
(6)绿色植物系统发育概述
19、生命之树及其与分类系统的关系
生命之树:1859年达尔文在《物种起源》中提出了生命之树(系统发育树)的概念,用以表示所有生物之间的亲缘关系及其进化历史。此后的分类学家均采纳和遵循的一条进化原则:现存的生物类群具有共同祖先,并经饰变传承后代。用以反映分类群的亲缘关系和进化历史。 海克尔生命之树:3大谱系(相当于界),即动物、植物、原生生物•细菌被归入原生动物的原核生物分支原核生物被认为树的根(最原始类群)•细菌比其他生物更原始。 :(1)通过构建不同尺度的生命之树,理解生物类群间的系统发育关系;
(2) 通过时间估算和地理分布区重建,推测现存生物的起源和地理分布格局及其成因; (3) 基于时间树,结合生态、环境因子及关键创新性状,探讨生物的多样化进程和成因; (4)揭示生物多样性的来源和格局,预测生物多样性动态变化,并提出相应的保护策略
20、能够使用系统发育树表示物种之间的关系,能够用分类检索表区分物种略 21、高等植物各大类群生活史的主要阶段 (1)苔藓植物:具有明显世代交替特征
由孢子萌发形成丝状体或片状的原丝体,再由原丝体产生假根和芽体。芽体发育成植株,即配子体。配子体上产生精子和颈卵器,孢子体分别产生精子和卵。此阶段为有性世代。受精卵发育成胚,胚发育成孢子体,在孢蒴中产生孢子。这一阶段是无性世代。两个世代互相更迭,形成世代交替。苔藓植物配子体世代占优势,能独立生活。孢子体寄生于配子体上,不能独立生活。
(2)蕨类植物:主要植物体是孢子体,它具有根、茎、叶三部分,成熟时叶上可产生无性繁殖器官孢子囊,囊内孢子母细胞减数分裂产生孢子,孢子散落遇适宜条件萌发形成配子体,成熟配子体上可产生精子器、颈卵器,二者分别产生精子和卵细胞,经受精作用产生合子,合子发育为胚和孢子体。
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(3)裸子植物:孢子体阶段:种子萌发后,经过生长发育,形成具根、茎、叶的高大植物体(孢子体)。孢子体雌雄同株或异株,孢子体长到一定阶段产生大、小孢子叶球(分别称为雌球花和雄球花)。大孢子叶球由大孢子叶组成,每个大孢子叶上产生1-多个胚珠不等,胚珠由珠被、珠心和珠孔组成。其中珠心细胞中的某个细胞将发育成为大孢子母细胞。小孢子叶球由小孢子叶组成,其上着生小孢子囊(花粉囊),花粉囊中的某些细胞会发育成小孢子母细胞。
配子体阶段:大孢子母细胞减数分裂之后产生单倍体的大孢子,大孢子细胞进一步分裂繁殖,产生大量的雌配子体的细胞(核)。在发育过程中,不断消耗珠心细胞作为营养。雌配子体的某些细胞将发育成简化的颈卵器。颈卵器中存在一个卵细胞(雌配子)。
小孢子母细胞减数分裂后,产生小孢子。小孢子是花粉粒的第一个细胞,以后继续发育为成熟花粉(雄配子体)。成熟花粉一般由四个细胞组成:二个原叶细胞,一个生殖细胞和一个管细胞。成熟花粉在受精时,由管细胞再分裂形成一个柄细胞(不育)和一个体细胞(精原细胞)。体细胞再分裂一次,形成两个大小不等精子(雄配子)。
孢子体阶段:受精时,大的具功能的精子和颈卵器中卵结合,形成合子(多不具双受精现象)。合子经过进一步复杂的发育形成胚(可形成多个)。珠心组织基本上被吸收,雌配子体中大量细胞形成胚乳(单倍体)。珠被发育为种皮。胚、胚乳和种皮构成种子。
(4)被子植物:被子植物的个体发育,一般可以从一粒种子开始。种子成熟后,经过一个短暂的休眠期,在适宜的外界条下,种子便开始萌发而形成幼苗,逐渐发育成具有根、茎叶的植物体,植株经过一段时间的营养生长,积累了足够的营养物质后,便在植物体的一定部位形成花芽,而转入生殖生长阶段。在花芽发育成花朵时,雄蕊花药中的花粉母细胞经过减数分裂,形成了单倍体的花粉粒,花粉粒萌发,形成了两个精子(雄配子);同时,雌蕊子房内的胚珠中的胚囊母细胞也进行减数分裂产生了单倍体的胚囊,中包括卵细胞(雌配子)、极核(中央细胞)等七细胞八核。这时植物便开始开花、传粉和受精,被子植物受精方式为双受精,即一个精子与卵细胞融合而成为受精卵(合子),以后发育成胚;另一个精子与两个极核融合而形成初生胚乳核,以后发育形成胚乳,珠被发育成种皮,整个胚珠则发育成种子,而子房则发育形成果实。这个从种子萌发开始到又形成新一代种子的整个生活过程,称作被子植物的生活史。一年生、越年生和两年生的植物在种子成熟后,整个植株便逐渐枯死。而多年生植物一般要经过多次结实后才会衰老死亡。被子植物的生活史中存在着 两个基本阶段。一个是二倍体阶段或称孢子体阶段,这一阶段是从合子发育成胚开始,到种子萌发、幼苗生长、花里形成胚囊母细胞和花粉母细胞,即到减数分裂前为止,这一阶段在整个被子植物生活史中占绝大部分时间,细胞
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内染色体数目为二倍体(2N);孢子体阶段也是植物体的无性阶段,也称无性世代。另-个是单倍体阶段或称配子体阶段,也称有性世代,这一阶段是从孢子母细胞减数分裂开始,到胚囊发育成熟,花粉粒发育成熟,直到双受精之前为止;这一阶段在整个被子植物的生活史中仅占有较短的时间,配子体细胞内的染色体数目为单倍体(N),单倍的配子体不能脱离-二倍的孢子体而生存。精子和卵细胞经受精融合形成合子,使生活周期重新进入二倍体阶段。在被子植物生活史中,二倍体更加发达(较裸子植物),在生活史中占优势,而单倍体则更加退化。二倍体的孢子体阶段(无性世代)和单倍体的配子体阶段(有性世代),在生活史中有规律地交替出现。
三、被子植物25个科(主要掌握繁殖器官的关键特征和代表植物,特别是花程式能反映的花部特征,打*为重点科)
毛茛科:59属,2500种,全球广布。
•特征简述:多年生或一年生草本,少有灌木或木质藤本;叶通常互生或基生,通常掌状分裂,无托叶;花两性,单生或组成各种聚伞花序或总状花序;萼片常4-5;花瓣常4-5枚;雄蕊多数,螺旋状排列;心皮多数,螺旋状排列;蓇葖果或瘦果。
石竹科:•105属,2000-2200种 ,全球分布。•
特征简述:一年生或多年生草本;茎节常膨大,具关节;单叶对生,全缘;花辐射对称,两性,常排列成聚伞花序或聚伞圆锥花序;萼片5,稀4,草质或膜质,宿存,覆瓦状排列或合生成筒状;花瓣5,稀4;雄蕊10,二轮排列,稀5或2;雌蕊1,由2-5合生心皮构成,子房上位,特立中央胎座或基底胎座,花柱(1) 2-5;蒴果。
杨柳科:•58属,1350余种,全球分布。
•特征简述:灌木或乔木;叶2列,全缘;花序各式(杨属和柳属的花单性,雌雄异株,葇荑花序;每花下有1苞片,基部有杯状花盘或腺体);花3-6基数;蜜腺常浅裂;子房上位,心皮2-5,花柱分离或合生;倒生胚珠。
豆科*:799属,19325-19560种,全球分布,但主产热带地区。
•特征简述:乔木、灌木、本或藤本;常有能固氮的根瘤;叶常互生,稀对生,一回至多回羽状复叶、掌状复叶或3小叶、单小叶,稀为单叶;花两性,稀单性,辐射对称或两侧对称;萼片常5,分离或连合成管;花瓣常5,全相等,或不等构成蝶形花冠或假蝶形花冠;雄蕊1
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至多数,常10,常合生成单体或二体雄蕊,稀离生;心皮1,子房上位,侧膜胎座;胚珠1至多枚;荚果。
蔷薇科*:•100属,2000-3000种,全球分布,但主产北半球。
•特征简述:草本、灌木或乔木,落叶或常绿;叶互生,稀对生,单叶或复叶,常有明显托叶;花通常辐射对称,周位花或上位花,具被丝托(或称萼筒),在被丝托边缘着生萼片、花瓣和雄蕊;萼片和花瓣同数,(4-)5枚,覆瓦状排列,雄蕊(4-)5至多数;心皮1至多数,离生或有时合生,有时与花托连合,子房具倒生胚珠,花柱与心皮同数;蓇葖果、瘦果、梨果或核果,稀为蒴果;种子无胚乳,子叶肉质。 四个亚科:绣线菊、苹果、蔷薇、桃
桑科:•42属,1100-1200种,产全球热带和温带地区。
•特征简述:乔木、灌木或藤本,稀为草本,植株具乳汁,有刺或无刺;单叶,极稀为羽状复叶,互生,稀对生,全缘或具锯齿,分裂或不分裂;托叶2,通常早落,有时形成托叶痕;花序腋生,总状、圆锥状、头状或穗状,花序托有时增厚封闭而成隐头花序;单被花,单性,雌雄同株或异株;花被片通常4,分离或合生;雄蕊通常与花被片同数且对生;子房1,稀2室,上位,下位或半下位,每室胚珠1枚;瘦果,或围以肉质宿存花被而呈核果状,集成聚花果。
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葫芦科*:•111属,940-980种,产全球热带和亚热带地区,少数种类延伸至温带地区。 •特征简述:草质或木质藤本,极稀为灌木或乔木状;具卷须或极稀无卷须,卷须侧生叶柄基部;单叶,互生,叶片不分裂,或掌状浅裂至深裂,稀为鸟足状复叶;花单性(罕两性),雌雄同株或异株,单生、簇生、或集成总状花序、圆锥花序或近伞形花序;花萼5裂;花冠插生于花萼筒的檐部;雄蕊5或3;子房下位或稀半下位,通常由3心皮合生而成,侧膜胎座;瓠果,肉质浆果状或果皮木质。
壳斗科:10属,900-1000种,产北美,中美洲,南美北部,北非,欧亚大陆至东南亚,新几内亚。
特征简述:常绿或落叶乔木,稀灌木;单叶,互生;花单性同株,稀异株,或同序;雄花序下垂或直立;雌花序直立,花单朵散生或3数朵聚生成簇;花被一轮,4-6 (-8) 片,基部合生,干膜质;雄花有雄蕊4-12枚,花丝纤细;雌花1-3-5朵聚生于一总苞内,子房下位,总苞由多数覆瓦状排列的小苞片组成;坚果,总苞果时增大木质化,呈盘状、碗状或封闭的球状,称为壳斗,半包或全包坚果。
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